奎屯市三水厂迁建水源地水文地质特征分析

骆云才

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

奎屯市三水厂迁建水源地水文地质特征分析

骆云才

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

随着奎屯市社会经济的发展，城市供水规模已不能满足城市工业发展及居民生活用水需要。在研究区水文地质详查的基础上，通过水文地质钻探、抽水试验、样品分析等手段，查明了含水层的结构及富水性特征、埋深以及流量地下水补径排情况及水化学特征，为今后地下水资源的开发利用提供可靠依据。

地下水资源；赋存条件；含水层特征；和什托洛盖煤田

奎屯市是新疆天山北麓经济带西端金三角地区的重点城镇，近年来依托地域交通优势，发展成为以轻工业及农业为基础的综合商贸城市。由于城市建设的迅猛发展，特别是东部经济开发区的大规模建设，城市供水规模不能满足城市工业发展及居民生活用水需要，目前城市最高用水量已达5.5万 m3/d，即缺水3.0万 m3/d。因此，为了解决奎屯市区快速发展对水资源的需求，在参考相关研究成果的基础上[1-5]，选取奎屯市地下水系统为研究对象，对研究区内地下水的赋存条件、含水层结构、补径排条件以及水化学特征进行了研究，为奎屯市水源地建设的初步设计和取水论证提供水文地质依据。

1 地下水赋存条件

接受独南—窝瓦特洼地侧向径流、西部奎屯河道入渗及渠系入渗等补给作用，在研究区第四系松散堆积层中普遍赋存第四系孔隙水，第三系及Q1构成相对隔水底板。第四系地下水富水性变化主要受第四纪地层的堆积厚度及渗透性能的制约。

由于独山子背斜隆起及F1断裂抬升作用，第三系泥岩阻断了独南洼地地下水对研究区的补给，独南洼地地下水只能通过奎屯河谷及乌兰布拉克沟谷通道进入详查区西南侧。而东部的哈拉安德虽然底部有第三系泥岩隆起，但上部仍沉积巨厚的第四系粗粒层，F1断裂的抬升仅造成跌水，并不影响对研究区地下水的补给。

奎屯河冲洪积平原第四系砂砾石层堆积厚度巨大，且岩性单一，是良好的储水构造。根据物探资料冲洪积扇中上部堆积厚度均大于800 m，东干渠以北进入冲洪积扇前缘地带，第四系堆积厚度为400～600 m，且砂砾石层中出现含砾砂土夹层，砂砾石粒径变细、厚度变薄。

由于Q1胶结成岩程度较高，泥质含量较大，渗透性较上部的Q2-3小一到二个数量级，富水性极差，因此详查区主要供水含水层为Q2-3。根据物探资料，供水目标层(Q2-3)在乌奎铁路以南饱水带厚度大于100 m，奎屯兵站附近更是大于500 m。

地下水位埋深呈现出南深北浅的山前冲洪积平原地下水埋深的基本规律。在详查区南部山前带为150～250 m，312国道以南为80～150 m，奎屯城区以南至乌奎铁路一带为50～80 m；向北地下水埋深逐渐变浅，奎屯城区至东苇湖一带为20～40 m，研究区北界最小埋深为7 m。从山前平原到一水厂北—部队农场，含水层结构由单一的潜水层转变为多层结构的潜水—承压水含水层。承压水界线向北至东苇湖进入自流区。

2 含水层结构及富水性

2.1 北疆铁路以南的单一结构潜水区

乌伊公路以南深埋带潜水区，含水层最大厚度约100～500 m，平均厚度为200 m，地下水埋深东部大于80 m，西部大于150 m。含水层岩性为粗大的卵砾石、砂砾石，水量丰富。单位涌水量1 000～2 000 m3/d·m，导水系数9 000～13 000 m2/d，给水度0.15～0.20，该带径流条件很好，水循环交替强烈，水质较好，为HCO3-Ca型水，矿化度小于0.2 g/L。

乌伊公路至北疆铁路一带为中—浅埋区潜水，含水层厚度80～100 m，地下水埋深东部50～80 m，西部80～150 m。含水层为松散漂卵砾石，具有上粗下细的特点，含水层厚度80～100 m，单位涌水量大于1 000 m3/d·m，水质较好，一般为HCO3-Ca或HCO3·SO4-Ca型水，矿化度0.2～0.5 g/L。

2.2 奎屯市区 部队农场一带的潜水—承压水(混合水)区

上部潜水含水层埋藏深度小于50 m，总厚度一般不超过20 m，城区以南含水层岩性以砂砾石为主，夹粗砂、亚砂土透镜体，水循环交替强烈，水质较好，矿化度小于0.5 g/L，属SO4·HCO3-Ca或SO4-Ca型水。

下部承压水含水岩组顶板埋藏深度50～70 m，含水岩组具有多层结构，250 m以内一般为两个含水岩组。岩性南部较粗，多为砂砾石、含砾砂，向北逐渐过渡为含砾砂和中粗砂层，单层厚度一般30～40 m，总厚度小于70 m。此段一般混合开采，相应含水层单位涌水量为500～1 000 m3/d·m，水质变化不大，多为SO4·HCO3-Ca型水，矿化度小于0.5 g/L。

2.3 东、西苇湖一带的北部自流水区

上部潜水含水层岩性变细，以含砾砂，中粗砂为主，夹多层亚砂土、细砂透镜体，厚度小于50 m，富水性明显减弱，单位涌水量小于500 m3/d·m，水质相对变差，均为SO4·Cl-Ca(Na)型水，矿化度0.5～1.0 g/L。

一般在50～70 m以下即分布有自流水。1966年勘探时，苇湖及开干齐10 m深即可见到自流水，在沙枣泉一带20 m深见到自流水，现已不自流。此带含水段一般有3～4个层段，夹有3～5 m厚的亚粘土层，含水层岩性为砂砾石，含水层总厚度25～30 m。承压水界线以北1.5 km地带的单位涌水量一般小于1 000 m3/d·m。

3 地下水补径排条件

3.1 地下水补给

奎屯河是准噶尔盆地南缘较大的河流之一。在独南洼地，奎屯河新老龙口间除去独山子一水源用水，有约近7 000万 m3/a的河水渗漏补给洼地地下水，加上暴雨洪流入渗及乌兰布拉克沟的入渗，地下水由独南—窝瓦特洼地北部断裂跌水带经独山子山以东的乌兰布拉克沟所在通道和哈拉安德山以侧向径流形式补给山前冲洪积平原区。

奎屯天然河道排泄的剩余水量在老龙口以下，适逢厚度巨大、透水性良好的砂砾石地层，因而地表水大量入渗补给东岸的地下水，亦成为详查区地下水的主要补给源。奎屯河在1987年7月发生特大洪峰，冲毁引水渠道，造成约300 d无法引水；1988年又因水利工程故障，使渠道引水量大减，河水大量入渗补给地下水，致使市区各机井水位普遍升高；中西部水位普遍上升2～3 m，个别井(阿勒泰石油公司奎屯加油站)水位上升达10 m，说明奎屯河水对地下水的补给作用是明显的。

平原区地表水在引水和灌溉过程中，对地下水也有一定的补给作用，是细土平原区地下水的补给源之一。但是，本区地表引水量较小且引水渠道大部分已衬砌，渠道水利用系数较高，相对渗漏量较小。

3.2 地下水径流

由南西部的奎屯河入渗补给、中南部的乌兰布拉克沟通道侧向径流流入及南东部的哈拉安德侧向径流流入，形成研究区南部三条径流主流线；地下水在312国道汇流后平面上转向北部汇流于地势低洼的东西苇湖带，垂向上进行分流，上部潜水渗透性变差，溢出成泉或蒸发，中下部转向浅层承压和深部承压水承接南部潜水水平径流，但同时在详查区北界附近向上部潜水越流排泄。

南部戈壁砾石带含水层厚度大，粒径也大，渗透性强，是地下水径流的良好场所。随地势降低，地层颗粒逐渐变细，其透水性逐渐减弱，地下水运动相对滞缓。奎屯河附近，潜水流向为30°方向，水力坡度在0.58‰～0.64‰，西南部水力坡度小于东南部，表明独南洼地径流条件好于窝瓦特洼地。

312国道—奎屯城区一带潜水含水层厚度大，透水性良好，因而径流畅通，水力坡度较小，一般为0.35‰～0.58‰。

承压区附近潜水含水层厚度渐小，渗透系数变差，因而径流相对滞缓，水力坡度较大，一般在0.61‰～0.91‰左右，是区内水力坡度最大的地带。

3.3 地下水排泄

研究区内地下水排泄方式有：北部边界侧向径流排泄、人工开采两种主要方式。

1989年农七师所辖范围内泉水溢出量为0.18亿 m3/a；大泉沟和黄泉沟泉水溢出量为0.150 4亿 m3/a。本次工作路线调查中发现，东、西苇湖及开干齐一带泉水均已干枯，原有的泉水出露点都不存在了。自流区内的自流井都不再自流。奎屯市北部曾经是地下水浅埋区，存在大片的盐碱地，潜水蒸发量曾经是地下水排泄的主要方式之一，但随着地下水埋深的增大，潜水蒸发量亦不存在了。

研究区北部边界，混合水以侧向径流形式向北运移排泄。随着工农业生产发展和城市规模的逐渐扩大，地下水开采量也逐渐增加。人工开采在区内各处均有分布，南部的生活用水及工业用水主要集中在312国道路附近，农业灌溉则主要分散在北部131团及市郊附近区域。

4 地下水水化学特征

受地下水补径排条件控制及影响，潜水化学类型呈现明显的南北向分带规律；从补给区到排泄区，水化学类型从HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、SO4·HCO3-Ca变化为SO4·Cl-Ca(Na)型。随着距补给区距离的增加，潜水中HCO3的含量逐渐减少，SO42-、Cl-含量逐渐增加。

沿奎屯河及单一潜水区，是地下水的补给区和径流区，潜水埋深大，水交替迅速，潜水的水化学类型基本保持与地表水基本一致。奎屯市及其以北地区，逐渐远离补给源，溶滤作用的结果使SO4含量增加，水化学类型由HCO3-Ca型变为HCO3·SO4-Ca型；至潜水浅埋带，由于蒸发浓缩作用使水中盐分富集，重碳酸根已分解，SO42-和Cl-含量则大量升高，使潜水形成SO4·Cl-Ca型水。

北部细土平原多层结构的潜水—承压水混合含水层，埋深相对较小，上部有稳定隔水层顶板覆盖，且承压水位高于潜水位，不存在潜水对承压水的水质影响，径流条件较好，因而其化学类型较上游潜水略差,水化学类型为SO4·Cl-Ca(Na)型，一般都小于0.5 g/L左右，东北角小范围区则增加为0.5～1.0 g/L。

5 结语

奎屯市是新疆天山北麓经济带西端金三角地区的重点城镇，近年来依托地域交通优势，发展成为以轻工业及农业为基础的综合商贸城市。本文在对研究区水文地质详查的基础上，通过水文地质勘察和水文地质调查等手段对奎屯市水源地的水文地质条件及特征进行了详细评价，进而为奎屯市水源地建设的初步设计和取水论证提供水文地质依据。

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[2]王晓红, 刘文臣, 沈媛媛,等. 北京西山岩溶水应急水源地水文地质特征及开采潜力分析[J].中国岩溶.2011, 30(2):216-221.

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[5]李荣伟. 保定市一亩泉水源地水文地质条件分析与评价[J].水科学与工程技术.2014(3):48-52.

2016-08-14

骆云才(1981-)，男，甘肃张掖人，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质勘察工作。

P641.2

B

1004-1184(2017)01-0122-02